SU619863A1

SU619863A1 - Device for determining sensitivity of piezoaccelerometer to deformation of object being measured

Info

Publication number: SU619863A1
Application number: SU762362988A
Authority: SU
Inventors: Николай Константинович Ерофеев; Ирма Александровна Рыбакова; Татьяна Архиповна Шнитко; Валерий Геннадьевич Созинов; Людмила Яковлевна Тарасенко
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1976-05-25
Filing date: 1976-05-25
Publication date: 1978-08-15

Description

Изобретение относитс к области измерительной техники.The invention relates to the field of measurement technology.

Акселерометр, помимо воздействи измер емого ускорени , как правило, подвергаетс воздействию деформации объекта, вследствие чего на выходе акселерометра возникает сигнал,принимаемый ошибочно за измер емое ускорение . Поэтому возникает задача определени чувствительности акселерометра к деформации объекта измерени .In addition to the effects of the measured acceleration, the accelerometer is usually subjected to the deformation of the object, as a result of which an accelerometer output signal is mistaken for the measured acceleration. Therefore, the problem arises of determining the sensitivity of the accelerometer to the deformation of the measurement object.

Кроме того, поскольку при измерении направлени действующей деформации сигнал, обзгсловленный деформацией объекта, может измен тьс в несколько раз, во.эникает необходимость определени круговой диаграммы чувствитепыихгтн акселерометра к деформшхии.In addition, since when measuring the direction of an actual strain, the signal that is perceived by the object’s deformation may change several times, it is necessary to determine the pie chart of the accelerometer sensitivity to the deformity.

Оттреаеленве чувствительностн акселерометра к деформацин объекта обычно осуществл етс при помощи установо состо щих из имш атора объекта в ввде балки, работающей на изгиб 1.The sensitivity of the accelerometer to the deformatsin of an object is usually carried out with the help of an installation consisting of an immobilized object in a beam, operating on a bend 1.

Известна установка дл определени чувствительности акселерометра кA known installation for determining the sensitivity of an accelerometer to

деформации объекта измерени 2j содержит имитатор объекта в виде балки, жестко закрепленной с одной стороны, свободный конец ее приводитс в колебательное движение при помощи электродинамического возбудител - устройства нагружени . На деформируемой балке , вблизи от заделки, укрепл етс акселерометр . Предполагаетс , что в меоте креплени акселерометра деформаци максимальна, а ускорени минимальны и вызывают сигнал на выходе, пренебрежимый по сравнению с сигналом, вызванным деформапией объекта. При колебаниах балки уставивливаетс расчетна величина амшпггуды деформацин (по величине амшштуды колебаний свободного конца балк ) и намер етс выходное напр жение акселерометра.the deformation of the measurement object 2j contains a simulator of the object in the form of a beam rigidly fixed on one side, its free end is brought into oscillatory motion by means of an electrodynamic exciter - a loading device. An accelerometer is mounted on a deformable beam, close to the embedment. It is assumed that in the accelerometer mount, the deformation is maximum, and the accelerations are minimal and cause an output signal that is negligible compared to the signal caused by the deformation of the object. When the beam oscillates, the calculated value of ampere deformatin (in terms of the amplitude of the oscillations of the free end of the beam) is set and the output voltage of the accelerometer is intended.

Недостатками этой установки вл ютс ее низка точность нэ-эа неопределенности воздействующего Вида деформации и невозможность получени круговойдиаграммы чувствительности (безThe disadvantages of this setup are its low accuracy due to the uncertainty of the effect of the type of deformation and the impossibility of obtaining a circular sensitivity diagram (without

изменени условий закреплений акселерометра ).changes in the conditions of fastening the accelerometer).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности вл етс установка , в которой деформируемый имитатор объекта выполнен в виде неподвижного диска, а устройство дл нагружени в виде двух диаметрально расположенньгх относительно диска катков, установленных с возможностью обкатывани диска по боковой поверхности 3j.Closest to the invention, the technical entity is an installation in which a deformable object simulator is made in the form of a fixed disk, and a device for loading in the form of two diametrically located rollers relative to the disk, installed with the possibility of running the disk on the side surface 3j.

Недостатком данной установки вл етс пониженна точность измерени .чувствительности пъэзЬакселерометра к деформации, обусловленна невозможностью мгновенного приложени нагрузки при помощи упругого динамометра, в св зи с чем за врем от начала нагружени имитатора до включени двигател часть зар да, создаваемого акселерометром , стекает , Таким образом, известна установка дает занижетшые данные.The disadvantage of this setup is the reduced accuracy of measurement of the sensitivity of the transceiver meter to deformation, due to the impossibility of instantaneous application of the load using an elastic dynamometer, therefore, during the time from the beginning of loading the simulator to starting the engine, part of the charge generated by the accelerometer drains, Thus, Known installation gives understated data.

Целью изобретени вл етс повышение точности определени Круговой диаграммы чувствительности пъезоакселеро- метра к деформации объекта измерени .The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the Pie Chart of the sensitivity of a piezoaccelerometer to deformation of a measurement object.

Эта цель достигаетс тем, что в предлагаемой установке узел создани деформации вьшолнен в виде камертона, у основани которого между ветв ми на рассто нии, меньшем половины длийЬ ег ветвей, установлен имитатор, при этом установка снабжена узлом во уждени механических колебаний ветвей камертона .This goal is achieved by the fact that in the proposed installation the deformation generation unit is implemented in the form of a tuning fork, at the base of which between the branches at a distance less than half the length of its branches, a simulator is installed, while the installation is equipped with a node for waiting for mechanical vibrations of the branches of the tuning fork.

В предлагаемой установке период изменени деформации имитатора опреде; .летс периодом колебаний камертона , лежащим в диапазоне рабочих частот пъезоакселерометра. Следовательно , за вре. ш одного колебани камертона зар д практически не успевает стекать через входное сопротивление согласующего усилител , и точность измерени круговой диаграммы чувствительности повышаетс .In the proposed installation, the period of change of the simulator deformation is defined; The period of oscillations of the tuning fork lies in the range of operating frequencies of the piezo accelerometer. Therefore, for a while. With one tuning-fork oscillation, the charge practically does not have time to flow through the input resistance of the matching amplifier, and the measurement accuracy of the circular sensitivity diagram increases.

На чертеже изображена схема предлагаемой установки.The drawing shows the scheme of the proposed installation.

Установка состоит из аеформируемого имитатора 1, зажатого посредством четырех роликов 2 между ветв ми камертона 3. Рассто ние между ос ми диаметрально расположенных роликов 2, их диаметр и диаметр имитатора объекта выбираютс так, чтобы обеспечить нат г, достаточный дл предотвращени раскрыти стыка или шгбр ции v камертона 3. OcHOBamie камертона 3 установлено неподвижно, а деформируемый имитаторThe installation consists of an aeroformable simulator 1, clamped by four rollers 2 between the branches of the tuning fork 3. The distance between the axes of diametrically located rollers 2, their diameter and the diameter of the object simulator are chosen so as to provide sufficient tension to prevent the opening or shrinkage. v tuning fork 3. OcHOBamie tuning fork 3 is fixed and the deformable simulator

1, выполненный в виде оссиметричной детали, может вращатьс вокруг своей оси при помощи привода (последний на чертеже не показан). Концы ветвей камертона 3 вход т в систему магнитопровода электромагнитного возбудител 4, установленного на неподвижном основании. Дл контрол амплитуды вибрации служит Микроскоп 5.1, made in the form of an oxymetric part, can be rotated around its axis by means of an actuator (the latter is not shown in the drawing). The ends of the branches of the tuning fork 3 are included in the system of the magnetic circuit of the electromagnetic exciter 4 mounted on a fixed base. Microscope 5 serves to control the amplitude of vibration.

Предлагаема установка работает следующим . образом. Перед измерением, в соответствии с требовани ми инструкции по монтажу, производитс установка провер емого акселерометра 6 на имитатор объекта 1. При подаче напр жени на возбудитель 4 в камертоне 3 устанавливаютс гармонические колебани с «tacTOTOE возбуждени . Измен частоту возбуждени , наход т резонансную частоту, при которой обеспечивает-The proposed installation works as follows. in a way. Before the measurement, in accordance with the requirements of the installation manual, the accelerometer 6 to be tested is installed on the object simulator 1. When voltage is applied to the exciter 4 in the tuning fork 3, harmonic oscillations are established with "tacTOTOE excitation." By varying the frequency of the excitation, the resonant frequency at which it provides

с максимальна амплитуда колебаний,maximum amplitude of oscillation

а,следовательно, и максимальные усили , деформирующие имитатор 1. Кроме того, при резонансе практически отсутствуют нелинейные искажени , а тре-and, therefore, the maximum forces that deform the simulator 1. In addition, at resonance there are practically no nonlinear distortions, and

буема мощность дл раскрыти камертона 3 невелика. Уповень ускорени , контролируемый микроскопом 5, однозначно св зан с величиной деформации имитатора 1. Эта зависимость можетBuoy capacity to open the tuning fork 3 is small. The acceleration level controlled by the microscope 5 is unambiguously related to the magnitude of the deformation of the simulator 1. This dependence can

быть определена расчетом или экспериментально и вл етс характеристикой установки, определ емой при ее аттестации . Дл увеличени усили , действующего на имитатор 1, последний помещают на рассто нии от основани камертона 3, меньщем половины длины его ветвей .Регулиру амплитуду возбуждающего напр жени , устанавливают по микроскопу 5 требуемую велиШ 1у деформацин имитатора 1 и измер ют выходное напр жение провер емого акселерометраto be determined by calculation or experimentally and is a characteristic of the installation, determined upon its certification. In order to increase the force acting on the simulator 1, the latter is placed at a distance from the base of the tuning fork 3, less than half the length of its branches. To adjust the amplitude of the exciting voltage, set the required magnitude of the 1st deformatin of the simulator 1 using a microscope 5 and measure the output voltage of the accelerometer being tested

б.Враща , имитатор 1 вокруг оси и поддержива посто ггаой амплитуду ветвей камертона 3 (по микроскопу б),b. Rotating, simulator 1 around the axis and maintaining constant amplitude of the branches of the tuning fork 3 (according to the microscope b),

снимают круговую диаграмму чувствительности исследуемого акселерометра 6 к деформации. Вместо микроскопа 5 можно использовать акселерометр или другое средство измерени амплитуды вибрации, Ь при тщательном исполнении деталей необходимость такого контрол и регулировани отсутствует , .так как амплитуда вибрации практически не измен етс при поворо-.remove the pie chart of the sensitivity of the accelerometer 6 under investigation to deformation. Instead of a microscope 5, an accelerometer or other means of measuring the amplitude of vibration can be used, with careful details performed, there is no need for such control and regulation, since the amplitude of vibration practically does not change when turned.

те имитатора на ЗбО что может быть установлено при аттестации.Those simulators for the ZbO that can be installed during certification.

Claims

A preferred installation allows to increase the measurement accuracy of the piezo-accelerometer sensitivity chart and the ceformation due to the periodic loading of the simulator with a frequency at which the charge of the piezo-Xerometer is not drained, which leads to an increase in measurement by 10% 100%. In turn, a more accurate determination of the circular sensitivity diagram makes it possible in a number of cases to reduce the total error in measuring accelerations from 1215%. up to eul2%. An apparatus for determining the sensitivity of a piezo accelerometer to a strain during an object measurement, containing a simulator of an object in the form of a continuous cylinder, a deformation generation unit in an imitation mount and a rotation drive of the simulator, in order to improve the accuracy of determining the pie-diagram of the sensitivity of a piezoelectric transducer. an accelerometer. As a deformation, the deformation generation unit is designed as a tuning fork, at the base of which between the branches at a distance less than half the length of the branches, a simulator is installed, and said device being provided uelom excitation of mechanical vibrations of the tuning fork branches. Sources of information taken into account in the examination: 1. V. Golubev, I. K. Genkin. Sensitivity of piezoelectric sensors HK to mechanical stresses. Vibratio} technique, Part 1, 1967, ed. MDSTP.

2.Ne.tapp N., Kte, iK m cheEQ-Mftftr. wtrifaEscliungr an g-edc- htan Mef | “bje-kten. Me% 6en-stPe.riern-Reg-een. NO 10, 1970.

3. USSR author's certificate 525890, cl. QOl P 21/00,1975.

U u

V